小麥是世界上最早的栽培作物之一,也是三大谷物之一,起源于中東新月沃土(Levant)地區,小麥種植遍及世界各洲,種植面積達2億公頃。人們常說的“麥”就是小麥,當然還有其他麥類,如大麥、燕麥。除了具有極高的營養價值和工業價值外,小麥苗、麥芽、麥麩、麥籽還可入藥。早在1700年前,我國醫圣張仲景就創立了“甘草小麥大棗湯”這一著名藥方。由此可見,小麥用于治病的歷史悠久。
現在種植的普通小麥是由一粒小麥、擬斯卑爾脫山羊草、節節草3種野生植物經過兩次天然遠緣雜交、兩次染色體加倍,歷經9000多年的自然選擇和人工種植而形成的。大約1萬年前,一種有14條染色體(二倍體)的野生小麥(一粒小麥)與一種雜草山羊草雜交。這種雜草的正常二倍體也是14條染色體,但是它們與一粒小麥的14條染色體不同(不同源),因此不能配對,所以雜交后代是不育的。由于低溫,這個雜交后代偶然發生了染色體加倍,形成一個異源多倍體,即二粒小麥,這種小麥具有28條染色體。約3000年前,二粒小麥與節節草雜交,二粒小麥有28條染色體,節節草只有14條染色體,雜交的后代又是不育的。由于低溫,這個雜交種的染色體又加倍,形成了具有42條(28+14)染色體的異源多倍體,即普通小麥。一粒小麥為單粒麥,產量低,脫粒時麥粒無法與殼分離。二粒小麥穎果緊包于程體內,成熟時不脫出,產量較高,因此它慢慢取代了一粒小麥。如今的普通小麥已成為小麥屬作物中的集大成者,不僅產量大大提高,還可以食用,而一粒小麥和二粒小麥并沒有這種功能。
在小麥后續的馴化過程中,發生二倍化同時也必然伴隨著基因組的變化。研究發現,在小麥中有兩個類型的CENH3基因,分別為αCENH3和βCENH3,兩類基因在小麥A、B和D基因組中各有2個拷貝,共6個拷貝,它們在氨基酸水平上的差異主要位于N端,αCENH3和βCENH3蛋白均定位于小麥染色體的著絲粒上。從野生類四倍體小麥到栽培類四倍體小麥的馴化過程中,βCENH3在保守的組蛋白折疊結構域正向進化,并且在兩類CENH3表達中所占的比例有了明顯的增高,說明四倍體小麥從野生類到栽培類的進化過程中,βCENH3蛋白可能在組蛋白折疊結構域存在適應性進化。













